David Goodsell, lo scienziato artista che guarda dentro le cellule

David Goodsell, lo scienziato artista che guarda dentro le cellule

David Goodsell, un biologo strutturale con la passione per l’arte. Le sue opere raffiguranti l’interno di cellule e virus sono realizzate sfruttando tecniche sofisticate, come la microscopia crioelettronica, vincitrice del Nobel per la chimica 2017

C’è chi dipinge fiori o nature morte, ritratti o paesaggi, quadri cubisti e opere astratte. E poi c’è David Goodsell. Di mestiere fa il biologo, ma occasionalmente  depone pipetta e reagenti per impugnare pennello e acquerelli.  È uno dei tanti ricercatori che vuole mostrare la scienza e ci riesce, vestendo i panni dell’artista e calandosi all‘interno di cellule e virus. Sono questi gli insoliti soggetti dei suoi dipinti, eseguiti a mano libera con acquerelli e inchiostro nero.  Ma per vedere dentro le cellule, c’è bisogno di strumenti a risoluzione potentissima. Uno in particolare ha rivoluzionato il suo modo di dipingere: è la microscopia crioelettronica, tecnica premiata con il Nobel per la Chimica 2017.

Tra scienza e arte

Osservando i dipinti di Goodsell, ci si immerge in un mondo di colori e strane forme, che potrebbero ricordare dei quadri astratti. Ma quello che vediamo è reale e per quanto possibile, anche scientificamente accurato. E non potremmo aspettarci di meno da uno come Goodsell, un biologo strutturale che dedica il suo tempo a studiare proprio la struttura delle molecole che formano cellule e patogeni. Un mestiere che ha deciso di coniugare con la sua passione per l’arte e il disegno. Le sue tele rappresentano virus (Zika, Ebola, HIV) e batteri (Escherichia coli); ci trasportano all’interno delle cellule, in un mare di globuli rossi e in mezzo alle sinapsi cerebrali. Tutto condito da un tripudio di colori (inventati, ovviamente) che aiutano anche l’occhio meno esperto a distinguere i compartimenti funzionali.

Una tecnica da Nobel

Pennello, colori, inchiostro, tela… possono bastare per chi dipinge fiori o paesaggi. Ma l’ostacolo più grande per Goodsell è vedere i propri soggetti. Ed ecco che viene fuori lo scienziato: per realizzare i suoi dipinti, ha bisogno di ottenere immagini da microscopi potentissimi e tecniche dai nomi complicati. Una in particolare si chiama microscopia crioelettronica (Cryo-EM). Nel 2017, i suoi scopritori Jacques Dubochet, Joachim Frank e Richard Henderson si sono aggiudicati il premio Nobel per la Chimica: la loro tecnica ha veramente cambiato il nostro modo di osservare le molecole. La risoluzione delle immagini ottenute con la Cryo-EM è in costante aumento: la massima raggiunta è di 2.2 ångström (Å), un’unità di lunghezza che corrisponde alla dieci miliardesima parte di un metro. Un grado di precisione inimmaginabile fino a poco tempo fa. 

La proteina GroEL sospesa in ghiaccio amorfo, osservata a un ingrandimento di 50.000x

A basse temperature

Il segreto sono le basse temperature. Il campione viene rapidamente congelato con un metodo chiamato “vetrificazione”, portando la temperatura fino a 196°C sotto lo zero. La sua struttura si trasforma in una superficie vetrosa e trasparente, permettendo di osservarlo nel suo stato più naturale, senza bisogno di altre manipolazioni. È questa la grande novità rispetto ad altre tecniche, che richiedono un numero di passaggi intermedi di preparazione che possono danneggiare o modificare la struttura della molecola di interesse. Dopo il brusco raffreddamento, un fascio di elettroni attraversa il campione e colpisce uno schermo, formando l’immagine.

Da quando dispone della Cryo-EM, Goodsell realizza immagini ancora più accurate di prima, ma non gli basta. Spera che in futuro, grazie a questa tecnica, sarà possibile scendere ancora più nel dettaglio del microscopico mondo di atomi e molecole. “La mia speranza”, dice in un’intervista pubblicata su Science, “è che quando arriveremo a quel livello, sarà proprio come lo avevo immaginato”.